荻草谷网蚜唾液蛋白基因Sm13498的克隆及功能分析

【目的】荻草谷网蚜Sitobion miscanthi为我国小麦Triticum aestivum主产区麦蚜优势种;Sm13498蛋白是在荻草谷网蚜唾液腺中特异表达的唾液蛋白。本研究旨在探析荻草谷网蚜功能未知的Sm13498在调节植物防御反应中的潜在作用。【方法】基于荻草谷网蚜唾液腺转录组测序数据,PCR克隆Sm13498的cDNA全长序列,并进行生物信息学分析;采用RT-qPCR测定Sm13498在取食小麦叶片不同时间的荻草谷网蚜无翅成蚜中的表达动态;通过酵母分泌系统验证Sm13498蛋白信号肽的分泌功能;利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导在本氏烟Nicotiana benthamiana中瞬时表达技术鉴定Sm13498蛋白功能及亚细胞定位。【结果】克隆获得了荻草谷网蚜Sm13498 cDNA全长序列(GenBank登录号：MW346655),开放阅读框(ORF)全长783 bp,编码260个氨基酸,预测蛋白分子量28.01 kD,第1-22位氨基酸为N端信号肽。系统进化树显示,Sm13498与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum的功能未知蛋白LOC100159087precursor(GenBank登录号: NP_001313548.1)亲缘关系最近(氨基酸序列一致性为71.7%)。RT-qPCR结果表明,Sm13498在荻草谷网蚜无翅成蚜取食小麦叶片12 h时表达水平达到最高。含有Sm13498信号肽片段的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae YTK12可在YPRAA培养基正常生长,并可将无色2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)还原为不可溶的暗红色的氯化三苯基四氮唑(TTF),证实其信号肽具有分泌活性。经根癌农杆菌介导在本氏烟瞬时表达Sm13498蛋白可抑制Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein, BAX)及病原菌激发子INF1诱导的程序性细胞死亡。亚细胞定位结果表明,Sm13498-GFP融合蛋白定位于本氏烟叶片细胞膜。【结论】结果说明荻草谷网蚜唾液蛋白Sm13498可抑制植物防御反应。本研究为发掘荻草谷网蚜唾液中效应子, 深入解析麦蚜对小麦品种强适应性奠定了基础。     

基于ITS序列探讨荻属及其近缘植物的系统发育关系

荻属是禾本科的一个小属,其分类地位存在争议。通过测定和从Gen Bank中提取荻属Triarrhena及其近缘植物的ITS序列,以芦苇Phragmites australis为外类群,采用MP(maximum parsimony)和NJ(neighbor-joining)分析方法进行了系统发育分析,这两种方法得到的系统发育树基本相同。荻属和芒属Miscauthus的种类形成一个单系类群;河八王Narenga porphyrocoma与芒属和荻属的植物聚在一起并构成姐妹群;白茅Imperata cylindrica与斑茅Saccharum arundinaceum聚成一小支并构成姐妹群,白茅与荻属的关系较远;荻属植物归并到芒属更为合理,不支持将荻属置入白茅属或另立一属的观点。斑茅与白茅、河八王及蔗茅Erianthus fulvus系统发育关系较近,而与滇蔗茅E.rockii及甘蔗属的竹蔗Saccharum sinense、甘蔗S.officinarum、细秆甘蔗S.barberi和甜根子草S.spontaneum的关系较远。甘蔗属、河八王属及蔗茅属关系复杂,还需要进一步研究。     

荻幼苗对复合盐碱胁迫的生理响应

该研究以荻(Miscanthus sacchariflorus)幼苗为材料,模拟中国东北大庆盐碱地的低、中、高浓度盐碱土壤环境,考察不同盐碱处理浓度及其不同处理时间(0~25d)对荻幼苗各项生理指标的影响,以界定荻幼苗的复合盐碱耐受范围,为荻类能源植物的耐盐碱性筛选和在园林中的应用提供理论依据。结果表明:(1)随着复合盐碱胁迫时间的延长和胁迫程度加剧,荻幼苗叶绿素含量不断降低,根活力在低、中浓度处理下随时间不断升高,而在高浓度处理时先降低后上升再降低;同时,幼苗相对电导率和MDA含量则不断升高。(2)随着复合盐碱胁迫时间延长,荻幼苗SOD、POD、CAT、APX、GR活性和ASA、GSH含量一般在低浓度处理时缓慢升高,而高浓度处理时则呈先升高后降低的趋势。研究发现,荻幼苗能够通过调节自身保护酶系统活性和抗氧化物积累,清除体内过多活性氧和自由基,保护细胞结构,有效抵御外界低、中浓度的复合盐碱胁迫,但其对高浓度的复合盐碱胁迫基本没有抵抗能力。     

EFFECTS OF LONG-TERM SUBMERGENCE ON SURVIVAL AND RECOVERY GROWTH OF FOUR RIPARIAN PLANT SPECIES IN THREE GORGES RESERVOIR REGION, CHINA

 地瓜藤(Ficus tikoua)、荻(Triarrhena sacchariflora)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和狗牙根(Cynodon dactylon)是三峡库区常见的岸生植物, 自然分布于河岸带不同垂直高程的地段。为了明确它们在成库后“三峡库区消落区”长期完全水淹条件下的存活和生长情况, 实验设置对照(不进行水淹, 常规供水管理)和完全水淹两个处理, 30、60、90、120、150和180 d 6个水淹时间水平, 研究了4种植物在完全水淹条件下的存活、生物量变化和恢复生长。结果发现: 1) 4种植物在完全水淹条件下的存活率与其在河岸带上的垂直分布高程密切相关。分布于距江面高程较高的河岸段的地瓜藤植株, 在全淹30 d后就全部死亡; 分布在中高程河岸段的荻在全淹150和180 d后全部死亡; 可以分布于低高程河岸段的牛鞭草和狗牙根, 淹没180 d后存活率分别为90%和100%。2)全淹抑制了荻、牛鞭草和狗牙根的生长, 总生物量增量显著低于对照植株。与水淹0 d相比, 全淹处理植株的地上部分生物量显著降低, 荻在全淹60和120 d后, 地下部分生物量显著降低, 但牛鞭草和狗牙根的地下部分生物量与水淹0 d水平相比无显著差异。3)水淹处理结束后, 存活的荻、牛鞭草和狗牙根植株都能很好地恢复生长。在恢复生长过程中, 全淹30、60和90 d后, 荻、牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率与对照植株无显著差异, 全淹120、150和180 d后, 牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率显著高于对照植株。全淹处理的荻、牛鞭草和狗牙根植株的总叶片数相对生长速率始终显著高于对照植株。遭受长期完全水淹后, 植株在有限的营养储备条件下, 快速产生叶片以迅速积聚光合产物可能是植物更为优化的恢复生长方式。     

荻的光合特性（简报）

荻的最高光合速率达50 mg CO_2dm~(-2)·h~(-1)叶绿素a/b值在 3～4之间,叶片维管束鞘细胞内有叶绿体的分布,多而且大。在生育进程中,荻的光合速率以5～6月间为最高,7月中下旬至8月上旬明显减弱,9月初又有回升。荻的生长速率也表现出类似于光合速率的季节变化。光合速率的日变化为一典型的双峰曲线,即午后的光合作用有一低谷。     

Resistance of wheat varieties (lines) to the different geographic populations of Sitobion miscanthi

采用田间成株期自然感蚜法和室内苗期接虫法,鉴定12个小麦品种(系)对5个不同地区荻草谷网蚜Sitobion miscanthi (Takahashi)种群的抗性.结果表明,小麦品种(系)室内苗期的抗性表现与田间成株期基本一致;Amigo、KOK、北京837、铭贤169和红芒红对5个地理种群荻草谷网蚜的抗性表现相同,丰产3、中4无芒、JP①、晋麦31、L1、885479-2和小白冬麦对5个地理种群荻草谷网蚜种群的抗性表现则存在差异.研究表明我国荻草谷网蚜对抗蚜作物品种具有致害性分化.     

河南新乡小麦区荻草谷网蚜的冬季耐寒性研究

为给荻草谷网蚜Sitobion miscanthi的准确预测预报提供理论依据,本研究利用过冷却点(Supercooling point,SCP)、低温暴露死亡率和冷识别温度(80％死亡率时的温度)等昆虫耐寒性指标评价低温条件下不同发育阶段该虫的耐寒能力.结果表明,荻草谷网蚜各发育阶段的SCP变化范围为-27.10～-12.23℃,SCP为1龄若蚜>2龄若蚜>有翅孤雌成蚜>无翅孤雌成蚜>4龄若蚜>3龄若蚜,其中1龄和2龄若蚜的SCP均显著高于3龄和4龄的SCP(P<0.01),3龄和4龄若蚜的SCP无显著性差异(P>0.05),无翅孤雌成蚜与其它发育阶段蚜虫的SCP均无显著性差异(P>0.05);两种虫态的低温存活率和冷识别温度分析表明,在-10～-8℃不同低温下,荻草谷网蚜1龄若蚜低温存活率均显著高于初羽化有翅成蚜的低温存活率(P<0.05),1龄若蚜和初羽化有翅成蚜的冷识别温度分别为-8.5℃和-7.9℃;两种虫态在0℃经过4 h冷驯化后,1龄若蚜和初羽化有翅成蚜在2 h的存活率提升最高,分别为62％和64％,均显著高于无冷驯化的对照组(P<0.05).本研究结果充分说明了荻草谷网蚜具有极强的耐低温适应能力,结合河南新乡近5年冬季极端低温数据,本文推测该虫能在冬季极端低温高于其冷识别温度的年份在当地越冬.     

建设生态荻田的初步探讨

荻(Miscanthus sacchariflorus)是我国重要的制浆造纸原料和轻工业纤维原料。为洞庭湖区特有的自然资源。根据荻芦生物学群体特性和洞庭湖区自然条件,以生态理论指导,可加速荻田建设。作者从1985年以来,多次调查研究了洞庭湖生态因子和荻田生产现状,现根据调查研究资料,从生态平衡角度对洞庭湖荻田建设提出初步探讨。     

芒属植物荻愈伤组织的诱导与植株再生

利用资源植物荻(Miscanthus sacchariflorus)的幼穗作为外植体,通过愈伤组织途径建立了植株再生体系.结果表明:在附加600 mg·L-1脯氨酸、500 mg·L-1水解酪蛋白、2.0mg ·L-12,4-D和0.1mg·L-16-BA的MS培养基上能高效诱导出生长良好的愈伤组织;将其转移到MS+1.5 mg·L-1 6-BA培养基上诱导产生芽,再转移到1/2 MS+0.25 mg·L-1 NAA+0.25 mg·L-1 IAA培养基上生根后,可发育为生长健壮的植株.